位移測(cè)量通常指的是水平位移測(cè)量,是指用觀測(cè)儀器和設(shè)備對(duì)水工建筑物及地基有代表性的點(diǎn)位進(jìn)行的水平方向位移量的量測(cè)。測(cè)量并分析水平位移的規(guī)律性,目的在于了解水工建筑物在內(nèi)、外荷載和地基變形等因素作用下的狀態(tài)是否正常,為工程安全運(yùn)行提供依據(jù)。
中國(guó)規(guī)定水平位移的方向向下游為正,向上游為負(fù);向左岸為正,向右岸為負(fù)。混凝土建筑物的水平位移通常是由于水和溫度荷載的作用、壩基不均勻沉降、壩體和壩基的徐變變形、混凝土材料的自身體積增長(zhǎng)和其他變化因素等引起。土石建筑物的水平位移主要是由于水荷載的作用、壩體土料的壓縮(或固結(jié))、壩基不均勻沉降、土料的冰凍消融等引起。水平位移變化有一定規(guī)律性。測(cè)量并分析水平位移的規(guī)律性,目的在于了解水工建筑物在內(nèi)、外荷載和地基變形等因素作用下的狀態(tài)是否正常,為工程安全運(yùn)行提供依據(jù)。
表面水平位移測(cè)量是量測(cè)水工建筑物和壩基的表面測(cè)點(diǎn)或水工建筑物內(nèi)部結(jié)構(gòu)的表面測(cè)點(diǎn)的水平位移,其主要測(cè)量設(shè)備安裝在表面。測(cè)量方法有視準(zhǔn)線法、引張線法、激光準(zhǔn)直法、垂線法、交會(huì)法和導(dǎo)線法等。
1、視準(zhǔn)線法。
以經(jīng)過(guò)光學(xué)測(cè)量?jī)x器的視準(zhǔn)線建立一個(gè)平行或通過(guò)壩軸線的固定鉛直平面作為基準(zhǔn)面,定期觀測(cè)確定的點(diǎn)位與基準(zhǔn)面之間的偏離值的大小,即該點(diǎn)的水平位移。這種方法適用于混凝土建筑物頂部橫向水平位移和土石建筑物橫向水平位移的觀測(cè)。視準(zhǔn)線法要求在水工建筑物上及其附近分別布置位移標(biāo)點(diǎn)(測(cè)點(diǎn))、工作基點(diǎn)和校核基點(diǎn)??刹捎媒?jīng)緯儀或視準(zhǔn)線儀進(jìn)行觀測(cè),觀測(cè)方法有活動(dòng)規(guī)標(biāo)法和小角度法2種。
2、引張線法。
利用張緊在兩工作基點(diǎn)之間的不銹鋼絲作為基準(zhǔn)線,測(cè)量沿線測(cè)點(diǎn)和鋼絲之間的相對(duì)位移,以確定該點(diǎn)的水平位移。這種方法適用于直線形的混凝土壩,一般設(shè)置在水平縱向廊道內(nèi)。
其觀測(cè)方法有2種:
①用肉眼或光學(xué)儀器對(duì)準(zhǔn)測(cè)線鋼絲后,由測(cè)點(diǎn)上安裝的標(biāo)尺讀數(shù),經(jīng)過(guò)計(jì)算求得該點(diǎn)的水平位移。
②在測(cè)點(diǎn)上安裝遙測(cè)引張線儀,在觀測(cè)室利用接收儀表或自動(dòng)檢測(cè)裝置進(jìn)行遙測(cè)記錄,然后求得水平位移。
3、垂線法。
以壩體或壩基的鉛垂線為基準(zhǔn)線,運(yùn)用坐標(biāo)儀測(cè)定沿線壩體不同高程的點(diǎn)位和鉛垂線之間的相對(duì)位移。由垂線上不同高程測(cè)點(diǎn)的水平位移觀測(cè)資料可以繪制壩體沿垂線的撓度曲線。這種方法又稱為撓度觀測(cè)。適用于各種類型的混凝土壩,觀測(cè)準(zhǔn)確度高,便于實(shí)現(xiàn)集中遙測(cè)和自動(dòng)化,是大壩安全自動(dòng)監(jiān)控的主要項(xiàng)目,少數(shù)高土石壩也利用垂線法觀測(cè)壩基水平位移。
4、激光準(zhǔn)直法。
利用激光束代替通過(guò)光學(xué)測(cè)量?jī)x器的視線進(jìn)行照準(zhǔn)的準(zhǔn)直方法。這種方法適用于直線形混凝土壩。根據(jù)觀測(cè)裝置不同分為激光準(zhǔn)直儀、波帶板激光準(zhǔn)直系統(tǒng)和真空管道激光準(zhǔn)直系統(tǒng)3種。其中,前兩種的觀測(cè)精度較視準(zhǔn)線略有提高,但仍然不能消除空氣折光影響,后一種方法消除了空氣折光影響,使觀測(cè)準(zhǔn)確度達(dá)到2X10單位,而且可同時(shí)測(cè)定測(cè)點(diǎn)的垂直位移,但是造價(jià)高,維護(hù)困難。
位移測(cè)量設(shè)備,用于測(cè)量機(jī)械、建筑等位移,機(jī)械零部件的幾何參數(shù)(尺寸、表面形狀等)以及在加工過(guò)程中連續(xù)測(cè)量鋼板、紙和橡膠等的幾何尺寸。由位移傳感器、測(cè)量電路和指示器等部分組成。其核心部件位移傳感器類型有電阻式位移傳感器 拉繩位移傳感器 磁致伸縮位移傳感器 差動(dòng)式位移傳感器
1、電阻式位移傳感器
電阻式傳感器是一種應(yīng)用較早的電參數(shù)傳感器,它的種類繁多,應(yīng)用十分廣泛,其基本原理是將被測(cè)物理量的變化轉(zhuǎn)換成與之有對(duì)應(yīng)關(guān)系的電阻值的變化,再經(jīng)過(guò)相應(yīng)的測(cè)量電路后,反映出被測(cè)量的變化。 電阻式傳感器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、線性和穩(wěn)定性較好,與相應(yīng)的測(cè)量電路可組成測(cè)力、測(cè)壓、稱重、測(cè)位移、測(cè)加速度、測(cè)扭矩、測(cè)溫度等檢測(cè)系統(tǒng),已成為生產(chǎn)過(guò)程檢測(cè)及實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動(dòng)化不可缺少的手段之一。電阻式傳感器主要有智電位器式、應(yīng)變片式以及壓阻式傳感器三種。
2、拉繩位移傳感器
拉繩位移傳感器又稱拉繩傳感器、拉繩電子尺、拉繩編碼器。拉繩位移傳感器是直線位移傳感器在結(jié)構(gòu)上的精巧構(gòu)成,充分結(jié)合了角度傳感器和直線位移傳感器的優(yōu)點(diǎn),成為一款安裝尺寸小、結(jié)構(gòu)緊湊、測(cè)量行程大、精度高的傳感器,行程從幾百毫米至十幾米不等。
3、磁致伸縮位移傳感器
磁致伸縮位移傳感器通過(guò)內(nèi)部非接觸式的測(cè)控技術(shù)精確地檢測(cè)活動(dòng)磁環(huán)的絕對(duì)位置來(lái)測(cè)量被檢測(cè)產(chǎn)品的實(shí)際位移值;該傳感器的高精度和高可靠性已被廣泛應(yīng)用于成千上萬(wàn)的實(shí)際案例中。由于作為確定位置的活動(dòng)磁環(huán)和敏感元件并無(wú)直接接觸,因此傳感器可應(yīng)用在極惡劣的工業(yè)環(huán)境中,不易受油漬、溶液、塵?;蚱渌廴镜挠绊?。
4、差動(dòng)變壓器式傳感器
外管,內(nèi)管,線圈,前后端蓋,電路板,屏蔽層,出線等部分構(gòu)成。外管采用不銹鋼制成,內(nèi)管可采用不銹鋼或塑料等。電路板的作用是提供LVDT的初線線圈一個(gè)激勵(lì)信號(hào),通過(guò)差動(dòng)變壓器原理,在次級(jí)產(chǎn)生的輸出信號(hào)進(jìn)入電路板進(jìn)行信號(hào)處理,使輸出信號(hào)變成標(biāo)準(zhǔn)的可被計(jì)算機(jī)或PLC使用的電壓0-5V或4-20mA輸出。